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Antriebstechnik
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elektronikJOURNAL 02 / 2011
Eine Frage des Profi ls
Motorstart: Auf den Anlaufstrom und das Lastprofi l
kommt es an
Oft ein Thema in Ventilator- oder Pumpen-Anwendungen ist der Start von Drehstrom -
Asynchronmotoren: Abhängig von der Leistungsklasse und der Aufgabe, die die Motoren
erfüllen, sind neben dem für das Netz problematischen Direktstart und der Stern-
Dreieck-Schaltung inzwischen Frequenzumrichter oder Softstarter etabliert. Um deren
Betrieb zu optimieren, kann sich zudem ein Bypass empfehlen, der im Dauerbetrieb die
„Starthilfen“ umgeht: Das steigert die Effi zienz der Gesamtlösung, weil der Antrieb dann
bei Volllast im optimalen Arbeitsbereich läuft. Autor: Michael Burghardt
Für eine Anwendung, bei der Ventilatoren
im Parallelbetrieb von einem Generator gespeist
werden müssen, stellt sich die Frage,
ob und wie die bisher verwendete Kombination
aus Antrieb und veraltetem So� starter nicht
besser entweder durch Frequenzumrichter angesteuert
oder zumindestens mit neuen So� startern
ausgerüstet wird. Ein Faktor in diesem
Szenario: Um die Anlaufströme zu pu� ern,
ist der Generator auf die doppelte Leistung
der Antriebe ausgelegt, was gerade
so ausreicht. Dafür ist er aber
nach Hochlauf nur zu 50 % ausgelastet,
sprich für den Dauerbetrieb
überdimensioniert.
Der Beitrag zeigt mögliche Umsetzungsalternativen
für den Start der
betrachteten Drehstromasynchronmotoren.
Abhängig von der Antriebsaufgabe,
die die Motoren erfüllen sollen, haben sich neben
den beiden klassischen Verfahren Stern-Dreieck-
Schaltung und Motorstart zwei weitere Lösungen
für einen Anlauf etabliert: Dabei handelt es sich
um den Anlauf mittels So� starter oder mittels Frequenzumrichter,
um den Motor hochzufahren.
Der Vorteil der letzten beiden Verfahren, So� starter
und Frequenzumrichter, liegt in der Begrenzung
des Anlaufstroms, der Vermeidung von harten
Momentenstößen und der daraus resultierenden
Schonung von Hardware sowie Anwendung
und damit einem geringeren Verschleiß.
Die Applikation
In der vorliegenden Anwendung sollen zwei 30kW-Motoren,
die Lü� ungsräder antreiben, möglichst
zeitgleich anlaufen. Bei dieser eigentlich gängigen
Aufgabe stellt das speisende Netz eine Besonderheit
dar: Es handelt sich um einen auf die
Anlauf-Spitzenlast ausgelegten Generator, der die
Motoren mit Energie versorgt. Dies erfordert die
Berücksichtigung einiger zusätzlicher Faktoren für
die Einhaltung der vom Anwender vorgegebenen
Rahmenbedingungen. Zudem hat auch das typische
Lastpro� l der Lü� er innerhalb der Anwendung
durchaus Ein� uss auf die Auswahl der passenden
Anlaufmethode.
Motorstart direkt am Netz
Die einfachste Variante, um Motoren am Netz zu
starten, ist der Anlauf direkt am Netz. Hier wirkt
sich nachteilig aus, dass der Einschaltvorgang die
Wicklungen der Motoren thermisch stark belastet
und kurzzeitig große elektrodynamische Krä� e
wirken. Bei einem direkten Start kann der Anlaufstrom
daher sehr schnell das Achtfache und mehr
des Motornennstroms betragen. Aus diesem Grund
lassen die meisten Energieversorgungsunternehmen
dieses Verfahren nur bis etwa 4 kW Motorleistung
zu. Für einen Anlauf eines 30-kW-Motors
am Generator scheidet der direkte Anlauf deshalb
von Vornherein aus.
Auf einen Blick
Damit’s nicht knallt
Bei Motoranwendungen mit ungeregelten Antrieben
gibt es letztlich praktisch immer Optimierungsmöglichkeiten:
Ob es um die Verbesserung der Stabilität
der Anwendung geht, Vermeidung von Netzrückwirkungen
oder um den wichtigen Aspekt des geringeren
Energieverbrauches. Der Einsatz von Softstartern
oder Frequenzumrichtern ist dabei je nach den
genauen Randbedingungen eine sinnvolle, wirtschaftliche
Lösung, eventuell mit einem Bypass,
wenn der Antrieb hochgelaufen ist.
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